对并联管道进行压力平衡计算

大气污染控制工程---第十三章净化系统的设计第十三章净化系统的设计§13.1净化系统的组成及设计基本内容§13.2集气罩设计§13.3管道系统设计§13.1净化系统的组成及设计的基本内容-13.1.1局部净化系统的组成大气污染控制工程---第十三章净化系统的设计（1）集气罩——捕集污染气流性能对净化系统的经济技术指标有直接影响。因污染源设备机构和生产操作工艺的不同，其形式多种多样（2）风管——输送气流的管道使系统的设备和部件连成一个整体（3）净化设备：排气中污染物超标，净化处理后达标排放（4）通风机——气体流动的动力设备防止磨损和腐蚀，置于净化设备后（5）排气筒——排气装置净化气排放在大气中扩散、稀释、悬浮或沉降到地面，保证地面浓度达标，排气管必须有一定高度。（6）附件图13-1局部净化系统示意图1.集气罩；2.风管；3.净化设备；4.风机；5.排气筒大气污染控制工程---第十三章净化系统的设计§13.1净化系统的组成及设计的基本内容-13.1.2局部排气净化系统设计的基本内容确定集气罩结构形式、安装位置及性能参数管道布置、管内气体流速、管径、压力损失、通风机选择一般程序：结构尺寸、工艺参数（排气筒高度、出口直径、排气速度等）的设计1.捕集装置设计2.净化装置设计3.管道系统设计4.排气筒设计§13.2集气罩设计-13.2.1集气罩的基本形式按照罩口气流方式：集气罩分为吹吸式集气罩和吸气式集气罩。密闭罩集气罩与污染源外部集气罩相对位置及围挡情况排气柜接受式集气罩大气污染控制工程---第十三章净化系统的设计§13.2集气罩设计-13.2.1集气罩的基本形式1.密闭罩定义：将污染源的局部或整体密闭起来，在罩内保持一定负压，以防止污染物的任意扩散特点：排风量最小，控制效果最好，不受室内横向气流干扰适用：多用于粉尘发生源，常称为防尘密闭罩设计时优先考虑密闭罩大气污染控制工程---第十三章净化系统的设计§13.2集气罩设计-13.2.1集气罩的基本形式局部密闭罩结构形式整体密闭罩大容积密闭罩大气污染控制工程---第十三章净化系统的设计图13-2局部密闭罩特点：容积较小、材耗少、操作检修方便适用：产尘点固定，产尘速度小且连续产尘的地点图13-3整体密闭罩特点：容积大、密闭性好适用：多点尘源、有振动且携气流速大的产尘设备图13-4大容积密闭罩特点：罩内容积大，可缓冲产尘气流，减少局部正压，设备检修可在罩内进行适用：多点、阵发性、污染气流速度大的设备和污染源§13.2集气罩设计-13.2.1集气罩的基本形式2.排气柜（箱式集气罩）捕集机理：有害气体发生源围挡在柜状空间内，视为开口较大密闭罩特点：控制效果好，排风量比密闭罩大，小于其它形式集气罩下部：冷污染源或产生有害气体密度较大的场合排气点位置上部：热污染源或产生有害气体密度较小的场合上、下部：产热不稳定的场合大气污染控制工程---第十三章净化系统的设计§13.2集气罩设计-13.2.1集气罩的基本形式3.外部集气罩图13-5外部集气罩a-上部集气罩；b-下部集气罩；c-侧吸罩；d-槽边集气罩机理：外部集气罩依靠罩口外吸入气流的运动而实现捕集污染物按照气罩与污染源的相对位置可将其分为四类：上部集气罩、下部集气罩、侧吸罩、槽边集气罩吸气方向与污染气流运动方向不一致，需要较大风量才能控制污染气流的扩散，易受室内横向气流干扰，捕集效率降低。缺点？§13.2集气罩设计-13.2.1集气罩的基本形式4.接受式集气罩图13-6接受式集气罩a-热源上部伞状接受罩；b-砂轮机接受罩大气污染控制工程---第十三章净化系统的设计沿污染气流线方向设置集气罩口，污染气流可借助自身流动能量进入罩口§13.2集气罩设计-13.2.1集气罩的基本形式5.吹吸式集气罩图13-7吹吸式集气罩大气污染控制工程---第十三章净化系统的设计特点：吹出气流的速度衰减很慢+气幕的作用使得室内空气混入量减少，达相同控制效果，比单纯采用外部集气罩节约风量，不易受室内横向气流影响§13.2集气罩设计-13.2.2集气罩性能参数及计算集气罩的主要技术经济指标——排气量和压力损失1.排气量的确定（1）排气量的测定方法①（m3/s）00vqAv大气污染控制工程---第十三章净化系统的设计式中：qv——集气罩排风量，m3/s；A0——罩口面积，m2；v0——罩口平均吸气速度，m/s（实测）②（m3/s）(动压法)或（m3/s）（静压法）2()vdqAvAP2()vsqAP式中：v——连接集气罩直管中的平均速度，m/s（实测）Pd——气流动压，Pa；（实测）Ps——气流静压，Pa；（实测）A——直管断面面积，m2；ρ——气体密度，Kg/m3；——集气罩流量系数，大气污染控制工程---第十三章净化系统的设计sdPP§13.2集气罩设计-13.2.2集气罩性能参数及计算§13.2集气罩设计-13.2.2集气罩性能参数及计算§13.2集气罩设计-13.2.2集气罩性能参数及计算（2）排气量计算方法-控制速度法图13-8控制速度法控制点——吸气气流有效作用范围内的最远点控制距离——控制点距罩口的距离控制速度Vx：在罩口前污染物扩散方向任意点上均能使污染物随吸入气流进入罩内将其捕集所必需的最小吸气速度。§13.2集气罩设计-13.2.2集气罩性能参数及计算a.计算集气罩排气量一般步骤：工艺设备及操作要求集气罩形状及尺寸罩口面积A0控制要求安排罩口与污染源相对位置罩口几何中心和控制点距离x大气污染控制工程---第十三章净化系统的设计§13.2集气罩设计-13.2.2集气罩性能参数及计算b.控制速度法计算排气量关键确定？大气污染控制工程---第十三章净化系统的设计控制速度Vx和集气罩结构、安装位置及周围气流运动情况（现场实测）。缺乏现场实测数据，参考表13-2、表13-3及相关设计手册§13.2集气罩设计-13.2.2集气罩性能参数及计算有害物散发条件举例控制速度/m·s-1以轻微的速度散发到几乎是静止的空气中蒸汽的蒸发，气体或烟从敞口容器中外逸，槽子的液面蒸发，如脱油槽、浸槽等0.25~0.5以较低的速度散发到较平静的空气中喷漆室内喷漆，间断粉料装袋，焊接台，低速胶带机运输，电镀槽，酸洗0.5~1.0以相当大的速度散发到空气运动迅速的区域高压喷漆，快速装袋或装桶，往胶带机装料，破碎机破碎，冷落砂机1.0~2.5以高速散发到空气运动很迅速的区域磨床，重破碎机，在岩石表面工作，砂轮机，喷砂，热落砂机2.5~10表13-2污染源的控制速度§13.2集气罩设计-13.2.2集气罩性能参数及计算周围气流情况控制速度/m·s-1危害性小时危害性大时无气流或者容易安装挡板的地方中等程度气流的地方较强气流的地方或者不安挡板的地方0.20~0.250.25~0.300.35~0.400.25~0.300.30~0.350.38~0.50强气流的地方气流非常强的地方0.51.01.02.5表13-3按周围气流情况及有害气体的危害性选择控制速度§13.2集气罩设计-13.2.2集气罩性能参数及计算§13.2集气罩设计-13.2.2集气罩性能参数及计算§13.2集气罩设计-13.2.2集气罩性能参数及计算2.压力损失的确定①集气罩的压力损失：（Pa）2/2vPPd大气污染控制工程---第十三章净化系统的设计式中：ζ——集气罩压损系数；Pd——连接直管中的动压，Pa；v——连接直管中的风速，m/s；②罩口处于大气压、全压为0时dssdPPPPPP)(0（Pa）式中：Ps、Pd——分别为相连直管断面的静压和动压求得：sdPP——集气罩流量系数由以上公式得出和关系：11§13.3管道系统设计-13.3.1管道系统压力损失计算1.管道内气体流动的压力损失管道系统总压力损失=（摩擦压力损失（沿程压损）+局部压力损失）（1）摩擦压力损失流体流经断面的直管：大气污染控制工程---第十三章净化系统的设计242lmvpllRR(Pa)242mvRR其中(Pa/m)§13.3管道系统设计-13.3.1管道系统压力损失计算式中Rm——单位长度（m）管道的摩擦压力损失，简称比压损，Pa/m；λ——摩擦压损系数；v——管道内流体的平均流速，m/s；ρ——气体密度㎏/m3；Rs——管道的水力半径，m；大气污染控制工程---第十三章净化系统的设计442dddxAR（m）22mvRd(Pa/m)（2）局部压力损失一般用动压头的倍数表示，即：（Pa）式中ζ——局部压损系数（实验确定或查设计手册）v——断面平均流速，m/s22vpm水力半径是指流体流经直管段时，流体的断面积A（m2）与润湿周边x（m）之比值，即xAR直径为d的圆管§13.3管道系统设计-13.3.1管道系统压力损失计算3、管道系统压力损失计算目的：①确定管道断面尺寸和系统的压力损失②根据系统总风量和总压损选择通风机和电动机方法：流速控制法——管道内气流速度为控制因素，计算管径和压损大气污染控制工程---第十三章净化系统的设计§13.3管道系统设计-13.3.1管道系统压力损失计算计算步骤：（1）确定抽风点位置、风量、净化装置、通风机和其他部件的规格型号，风管材料等（2）根据现场实际情况布置管道，绘制管道系统轴测图，进行管段编号，标注长度和风量（3）确定管道内的气体流速（4）根据系统各管段的风量和选择的流速确定各管段的断面尺寸（5）按管内实际流速计算压力损失（6）对并联管道进行压力平衡计算（7）计算管道系统的总压力损失（8）根据系统的总风量、总压力损失选择通风机和电动机225.02112)/(ppdd§13.3管道系统设计-13.3.1管道系统压力损失计算▪通风机风量▪通风机风压▪所需电动机功率VVqKq)1(10,pTTppKpKp002020)1()1(21600,106.3KpqNVe§13.3管道系统设计-13.3.2管道系统布置及部件1.管道系统布置系统划分管网配置管道布置a.考虑的因素·输送气体（粉尘）的性质·操作制度·回收处理（粉尘的资源化利用）·相互距离b.共用系统的基本条件①污染物性质同，生产设备同步运转，污染物便于集中理；②污染物性质不同，生产设备同步运转，允许不同污染物混合或污染物无回收价值场合；③同一工房中同步操作的污染设备排风系统合并。c.不能用同一系统的几种情况①不同排风点污染物混合有燃爆可能，或形成毒性更大的污染物②不同污染物混合后，引起管道结露或者设备堵塞；③不同污染物混合后导致系统净化或回收效率下降主要技术问题：确保各支管间压力平衡，各吸风点达到设计要求风量管网布置方式：①干管配管：管网布置紧凑、占地小、投资省、施工方便，应用较广泛②个别配管：吸尘点多的系统管网，能起初净化作用，应设清灰装置③环状配管：支管多、复杂管网系统，支管间压力易于平衡，但存在管路较长、系统阻力增加等问题①管道布置的一般原则②除尘管道布置原则§13.3管道系统设计-13.3.2管道系统布置及部件图13-12管网配置方式（a）干管配置方式（b）个别配置方式（c）环状配置方式§13.3管道系统设计-13.3.2管道系统布置及部件2.管道和部件（1）管道材料和连接①管道材料钢板、砖混凝土炉渣石膏板木板、石棉板硬聚氯乙烯板②管道连接焊接法兰连接大气污染控制工程---第十三章净化系统的设计（2）管道系统部件异形管件、阀门、清灰孔、检修平台、管道加固筋、测孔、管道支吊架§13.3管道系统设计-13.3.2管道系统布置及部件3.管道热补偿①高温烟气管道系统，管道产生应力②设备振动③设备热膨胀位移基于以上三点，需要对高温烟气管道系统进行热补偿设计（1）管道热伸长量计算（mm）式中：α——管材线膨胀系数，对普碳钢α=0.012（mm/m·℃）；l——两个固定支架间的管道长度，m；t1、t2——管壁最高温度、管壁最低温度，℃，t2一般取环境冬季室外采暖计算温度。12()lttl（2）管道热补偿